CN109768192A

CN109768192A - 电池模块

Info

Publication number: CN109768192A
Application number: CN201811329523.5A
Authority: CN
Inventors: 林志勋; 金官容; 金英基; 郑圭辰
Original assignee: SK Innovation Co Ltd
Current assignee: SK On Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-05-17
Anticipated expiration: 2038-11-09
Also published as: KR102410862B1; US10903533B2; KR20190053574A; DE102018127638A1; US20190148799A1; CN109768192B

Abstract

本发明提供了一种电池模块，更具体地，提供了一种下述的电池模块，其能够通过降低散热片和散热器之间的接触热阻，通过将散热片连接固定在散热器上使得与电池单元接触以传导热量的散热片与用于散热的散热器紧密接触，来提高电池单元的冷却效率并均匀地冷却电池单元。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种电池模块，其可以通过降低与电池单元接触以传导热量的散热片和用于散热的散热器之间的接触热阻(contact resistance)来提高电池单元的冷却效率。

背景技术

通常，由于电池需要具有高输出和大容量的特性，所以它以电池模块或电池组的形式形成，其中堆叠有多个电池单元。

另外，当电池模块或电池组充电和放电时，电池单元产生热量。因此，通过各种方法来冷却电池模块或电池组。近年来，间接液体冷却方法由于其空间效率高而被优选。

在间接液体冷却方法中，散热片与电池单元接触并与散热器接触，从而进行热交换。

传统上，由于电池所需的容量不大，所以电池单元的形体不长。另外，即使在具有大容量的电池的情况下，电池单元的形状也形成为方形而不是矩形，因此，即使在散热片和散热器之间仅插入导热垫，电池单元的冷却也没有问题。

然而，近年来，由于电池模块和电池组的高度降低并且需要高容量电池，电池单元的长度增加了，高度减小了，并且其尺寸增加了。

因此，仅通过传统使用的导热垫不可能均匀地分布接触热阻，并且由于散热片和散热器之间的接触面积增加而增大了接触热阻，存在冷却效率降低的问题。

此外，传统的电池组具有这样的结构，其中散热器被连接并固定到电池组壳体，并且电池模块是在电池模块被放置在散热器上的状态下被连接并固定到电池组壳体的。因此，由于电池模块和散热器没有彼此连接而仅彼此接触，所以存在电池模块和散热器在振动期间彼此碰撞的问题。

[相关技术文献]

[专利文献]

US 2016/0126531A1(2016年5月5日公布)

发明内容

本发明的一个实施方案旨在提供一种电池模块，其能够通过降低与电池单元接触以传导热量的散热片和用于散热的散热器之间的接触热阻来提高电池单元的冷却效率。

在一个一般方面，电池模块包括布置成堆叠形式的多个电池单元；散热片，其包括设置在相邻电池单元之间并与电池单元接触的导热板，从导热板的端部延伸并设置为从电池单元向外突出的散热部，以及在散热部处形成的紧固部；散热器，其与散热片的散热部接触；和紧固装置，其连接到散热片的紧固部，以使散热片的散热部与散热器紧密接触。

散热片的紧固部可以在散热部的长度方向上的两侧以及在散热部的两侧之间形成。

散热器可以具有通孔，所述通孔形成在与散热片的紧固部对应的位置处，并且穿过散热器的相对的表面，紧固装置可以通过散热器的通孔固定到散热片的紧固部。

散热片还可包括框架构件，该框架构件沿着导热板的周围形成，以围绕导热板的边缘部分并且与导热板、散热部、和紧固部连接，该框架构件可以形成为使得散热部和紧固部从框架构件露出或者向外突出。

散热片的导热板、散热部和紧固部可以通过嵌件注塑成型(insert injection)与框架构件一体地形成。

导热板中形成穿过导热板的相对表面的连接孔，使得框架构件的一部分可以穿过连接孔并连接到导热板。

紧固部可以设置为与导热板和散热部间隔开并且连接到框架构件。

散热片可以具有切口部，在该切口部中，与紧固部相邻的导热板和散热部的一部分被移除。

紧固部分可以具有形成在其中空内周面上的螺纹，以及凹入地形成在其外周面中的连接凹槽(coupling groove)。

散热片的紧固部可以从散热部和散热器彼此接触的表面突出到散热器，使得紧固部可以插入散热器的通孔中并与之连接。

电池模块还可包括插入在散热片的散热部和散热器之间的导热垫。

附图说明

图1为示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的分解透视图。

图2为示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的组装透视图。

图3为示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的剖面图。

图4为示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的散热片和散热器的连接结构的侧视图。

图5为示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的导热板和散热部的透视图。

图6为示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块中在导热板、散热部和紧固部与框架嵌件注塑成型之前的布置的透视图。

图7为示出在根据本发明的示例性实施方案的电池模块中通过嵌件注塑成型一体形成的散热片的透视图。

图8为示出在根据本发明的示例性实施方案的电池模块中导热垫插入散热片的散热部和散热器之间的实例的剖面图。

[主要元件的详细描述]

1000：电池模块 100：电池单元

110：极耳(tab) 200：散热片

210：导热板 211：连接孔

220：散热部 221：切口部

230：紧固部 231：连接凹槽

240：框架构件 250：壳体紧固部

300：散热器 310：通孔

400：紧固装置 500：盖

600：导热垫

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述如上所述的根据本发明的示例性实施方案的电池模块。

图1至图3是示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的分解透视图、组装透视图和剖面图。图4是示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的散热片和散热器的连接结构的侧视图。

如图所示，根据本发明的示例性实施方案的电池模块1000可包括布置成堆叠形式的多个电池单元100；散热片200，其中导热板210设置在相邻的电池单元100之间并且与电池单元100接触，从导热板210的端部延伸的散热部220设置为从电池单元100向外突出，紧固部230在散热部220沿长度方向的相对两侧以及在散热部220的相对两侧之间形成；散热器300，其与散热片200的散热部220接触，其中穿过其相对的表面的通孔310形成在与散热片200的紧固部230相对应的位置；紧固装置400，其通过散热器300的通孔310固定到散热片200的紧固部230，以使散热片200的散热部220与散热器300紧密接触。

电池单元100可以形成为例如板状，其中电池单元在高度方向的长度和长度方向上的长度大于电池单元在其宽度方向上的厚度。如图所示，电池单元可以形成为矩形形状，其中电池单元在其长度方向上的长度大于在高度方向上的长度。另外，电池单元100可以是袋型电池，其中阳极和阴极极耳110被引导到袋的外部，该袋形成为围绕并密封电极组件的外部。另外，电池单元100可以彼此平行地设置，以沿着其宽度方向布置。

散热片200是与电池单元100接触的部分，其用于通过传导来转移在电池单元100中产生的热量。散热片200可以设置在相邻的电池单元100之间，并且可以与电池单元100接触以彼此形成紧密接触，散热片200可以由具有高导热性的金属材料(例如铝、铜等)形成。另外，散热片200可以具有散热部220，散热部220在导热板210高度方向上的下端部形成为垂直于导热板210，导热板210是与电池单元100平行相对设置并且与电池单元100接触的部分。在这种情况下，导热板210形成为矩形形状，该形状对应于电池单元100的形状并且可以形成为平板形状，其中导热板210在高度方向的长度和长度方向上的长度大于导热板210在其宽度方向上的厚度。另外，散热部220从导热板210的下端沿宽度方向向两侧延伸，使得散热部220可以在导热板210的下端形成为“⊥”形状。另外，如图所示，导热板210和散热部220可以用一种材料在没有连接部分的情况下一体地形成，也可以单独地形成，然后彼此连接形成一体。因此，导热板210设置在相邻的电池单元100之间，使得导热板210可以与电池单元100接触，从导热板210的下端延伸的散热部220可以设置为从电池单元100向外突出。另外，散热片200可以具有紧固部230，紧固部230形成在长度方向上的相对侧，且位于形成有散热部220的、高度方向的下侧，并且紧固部230还可以在于长度方向上的相对侧形成的紧固部230之间形成。在这种情况下，紧固部230可以形成为例如螺栓、螺母等，紧固部230形成为螺母，使得紧固部230可以形成在散热片200的下端。另外，一个或多个紧固部230形成在在长度方向上的两个端部形成的紧固部230之间的位置处，使得可以在一个散热片200的长度方向上形成三个或更多个紧固部230。

散热器300是与散热片200接触以散发通过散热片200传递的热量的部分。例如，可以使用这样一种方法，其中流体填充在散热器300中或者流体沿着散热器的内部流动和循环以冷却散热器300。除此之外，散热器300可以以各种形式形成。另外，散热器300可以设置为与散热片200的散热部220接触。其中，散热器300可以具有穿过上表面和下表面并且形成在与散热片200的紧固部230对应的位置处的通孔310。

紧固装置400可以形成为例如螺栓等，并且可以被紧固并连接到螺母，该螺母是形成在散热片200处的紧固部230。也就是说，紧固装置400是从散热器300的下侧方向沿上侧方向插入散热器300的通孔310中，使得紧固装置400的上侧(可以是螺栓的阳螺纹部分)可以穿过通孔310被紧固到紧固部230，紧固装置400的下侧(可以是螺栓的头部)可以被紧固到散热器300，以便被散热器300卡住。因此，散热片200和散热器300可以通过散热片200的紧固部230和连接到紧固部230的紧固装置400彼此牢固地连接，并且散热器300和散热部220的彼此接触的表面可以彼此紧密接触。

因此，通过紧固部和紧固装置，散热器300和散热部220彼此接触的表面可以不仅在散热片200的长度方向上的两侧紧密接触，而且在散热片200的长度方向上的两侧之间的位置处紧密接触，从而可以减小散热器300和散热片200彼此接触的部分处的接触热阻。因此，可以提高电池单元的冷却效率，可以在与一个散热片200接触的电池单元100中，沿长度方向进行均匀冷却，并且当电池模块1000包括多个电池单元100和多个散热片200时，可以均匀地冷却该多个电池单元。

图5是示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块的导热板和散热部的透视图。图6是示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块中在导热板、散热部和紧固部与框架嵌件注塑成型之前的布置的透视图。图7是示出根据本发明的示例性实施方案的电池模块中通过嵌件注塑成型一体形成的散热片的透视图。

如图所示，散热片200还可包括框架构件240，框架构件240沿导热板210的周围形成，以围绕导热板210的边缘部分并且与导热板210、散热部220以及紧固部230连接，框架构件240可以形成为使得散热部220和紧固部230从框架构件240露出或者向外突出。

也就是说，散热片200可以被配置为包括导热板210、散热部220、紧固部230和框架构件240。例如，由于框架构件240沿导热板210的周围形成，以围绕导热板210的边缘部分，框架构件240可以形成为围绕导热板210在高度方向和长度方向上的整个外周。在这种情况下，形成在导热板210的高度方向上侧的周围部分处的框架构件240可以形成为围绕导热板210的宽度方向上的相对的表面和导热板210的高度方向上的一个表面。类似地，形成在导热板210的长度方向上的两侧的周围部分处的框架构件240可以形成为围绕导热板210的宽度方向上的相对的表面和导热板210的长度方向上的一个表面。另外，由于散热部220形成在导热板210的高度方向下侧的周围，所以框架构件240可以形成为围绕导热板210的宽度方向下侧的相对的表面。因此，形成有框架构件240的高度方向和长度方向上的内侧部分可以形成为使得导热板210的宽度方向上的表面暴露于外部，电池单元100可以插入到形成于框架构件240的内侧的凹形空间中并且安置在其上，且电池单元100可以连接到散热片200以与导热板210接触。

其中，包括散热部220的下表面的部分可以在从框架构件240的高度方向上的下表面突出或暴露于下侧，而包括紧固部230的下表面的部分可以从框架构件240的高度方向上的下表面突出或暴露于下侧。因此，散热部220的下表面可以较容易地与散热器300的上表面接触，并且可以确定地与散热器300的上表面紧密接触，而紧固装置400可以较容易地固定并连接到紧固部230。

另外，散热片200的导热板210、散热部220和紧固部230可以通过嵌件注塑成型与框架构件240一体地形成。

也就是说，导热板210、散热部220、紧固部230和框架构件240可以通过将与散热部220一体形成的导热板210以及紧固部230设置在注塑模具中，并注入熔融的塑料树脂而一体地形成。

在这种情况下，穿过导热板210的相对的表面的连接孔211形成在导热板210中，使得框架构件240的一部分可以穿过连接孔211并且连接到导热板210。

也就是说，可以在导热板210中形成连接孔211，连接孔211沿着导热板210的外周彼此间隔开，并位于从导热板210的边缘向内的、间隔开的位置处，连接孔穿过导热板210的宽度方向的相对的表面，并且塑料树脂在嵌件注塑成型期间穿过导热板210的连接孔211，使得导热板210的宽度方向上的两侧的塑料部分可以彼此结合和连接。因此，可以改善导热板210和框架构件240之间的连接力，并且导热板210的宽度方向上的表面和框架构件240不会被分离或打开。

另外，紧固部230可以设置为与导热板210和散热部220间隔开，并且可以连接到框架构件240。

也就是说，通过使用如图所示与导热板210和散热部220分开形成的紧固部230，将不同数量的紧固部230设置在期望的位置，然后，紧固部230可通过嵌件注塑成型连接到框架构件240，以与框架构件240一体地形成。

另外，散热片200可具有切口部221，其中与紧固部230相邻的导热板210和散热部220的一部分被移除。

也就是说，如图所示，为了在散热片200的长度方向上的两侧和中心部位处较容易地设置紧固部230，可以形成其中的一部分散热部220和一部分导热板210被移除的切口部221。

此外，紧固部230可以具有形成在其中空内周面上的螺纹和在其外周面中凹入地形成的连接凹槽231。

也就是说，紧固部230可以形成为插入螺母，其中内螺纹形成在其中空的内周面上，并且可以具有凹入地形成在其外周面中的连接凹槽231。因此，在框架构件240和紧固部230通过嵌件注塑成型彼此一体地形成，并且插入螺母(即紧固部230)的一部分或者除了其下表面之外的全部紧固部230以嵌入框架构件240中的形式形成的情况下，由于构成框架构件240的塑料树脂可以形成为填充在在紧固部230的外周面中凹入地形成的连接凹槽231中，当作为紧固装置400的螺栓旋转以紧固到紧固部230或者与紧固部230分离时，紧固部230可不易于从框架构件240分离。在这种情况下，如图所示，形成在紧固部230的外周面中的连接凹槽231可以沿外周方向彼此间隔开并且形成为沿高度方向彼此平行。与此同时，可以在紧固部230的高度方向上的两端之间沿外周方向形成凹槽。此外，连接凹槽可以以各种形式形成，例如格子形式、倾斜的格子形式等，并且紧固部230的外周面可以以各种形式形成，例如，凸凹形式等。

另外，在散热片200中，紧固部230从散热部220与散热器300彼此接触的表面突出到散热器300，使得紧固部230可插入散热器300的通孔310中并与之连接。

也就是说，散热片200可以形成为使得紧固部230的一部分在框架构件240的高度方向上从框架构件240的下表面突出到框架构件240的下侧，并且，其中紧固部230的一部分从框架构件240的下表面突出到框架构件240的下侧的那部分可以形成为使得形成框架构件240的塑料树脂以围绕除紧固部230的下表面之外的部分的形式连接到紧固部230。在这种情况下，紧固部230的下侧可以从散热部220的下表面向下突出。

因此，由于从散热部220的下表面向下突出的紧固部230插入到散热器300的通孔310中，并且散热片200和散热器300彼此连接，散热片200的紧固部230的中心位置和散热器300的相应通孔310的中心位置容易彼此重合。从而，紧固装置400可以通过散热器300的通孔310较容易地紧固到散热片200的紧固部230。

此外，在如图所示的根据本发明的示例性实施方案的电池模块1000中，两个电池单元100和一个散热片200形成一对，使得电池单元100可以设置成分别与散热片200在其宽度方向上的两侧接触。另外，电池模块100可以以沿宽度方向布置多对的形式形成，并且电池单元100和散热片200在宽度方向上堆叠并且彼此紧密接触，盖500可以布置并堆叠在宽度方向上的最外部分上，以彼此平行。另外，相邻电池单元100的具有不同极性的极耳110通过焊接彼此连接，使得多个电池单元100可以被配置为彼此串联，并且将具有相同极性的极耳彼此连接，使得多个电池单元100也可以被配置为彼此并联。另外，电池模块1000可以包括连接到电池单元100的极耳110的电极端子(electrode terminal)，并且电极端子可以使用汇流条等连接到极耳110。另外，电池模块1000可以包括形成在散热片200的框架构件240中的壳体紧固部250，以便固定到构成电池组的电池组壳体。例如，壳体紧固部250可以在长度方向上的两侧的框架构件240中形成为面向长度方向。在这种情况下，壳体紧固部250也可以形成为插入螺母，并且可以通过嵌件注塑成型与框架构件240一体地形成。另外，用于改善热传导的导热垫可以插入散热片200的散热部220的下表面和散热器300的上表面之间，并且可以与其紧密接触。

如上所述，根据本发明的电池模块可以提高电池单元的冷却效率，并且可以通过减小散热片和散热器之间的接触热阻来均匀地冷却多个电池单元。

本发明不限于上述示例性实施方案，而是可以以各种方式应用。另外，在不脱离权利要求中要求保护的本发明的主旨的情况下，本发明所属领域的技术人员可以对本发明进行各种修改。

Claims

1.一种电池模块，其包括：

布置成堆叠形式的多个电池单元；

散热片，其包括设置在相邻的电池单元之间并与电池单元接触的导热板，从所述导热板的端部延伸并设置为从电池单元向外突出的散热部，以及在所述散热部形成的紧固部；

散热器，其与所述散热片的散热部接触；和

紧固装置，其连接到所述散热片的紧固部，以使所述散热片的散热部与所述散热器紧密接触。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述散热片的所述紧固部在所述散热部的长度方向上的两侧以及在所述散热部的两侧之间形成。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述散热器具有通孔，所述通孔形成在与所述散热片的所述紧固部对应的位置处并且穿过所述散热器的相对的表面，所述紧固装置通过所述散热器的通孔固定到所述散热片的紧固部。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述散热片还包括框架构件，所述框架构件沿所述导热板的周围形成，以围绕所述导热板的边缘部分并且与所述导热板、所述散热部以及所述紧固部连接，所述框架构件形成为使得所述散热部和所述紧固部从所述框架构件露出或者向外突出。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其中所述散热片的导热板、散热部和紧固部通过嵌件注塑成型与所述框架构件一体地形成。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，在所述导热板中形成穿过所述导热板的相对的表面的连接孔，使得所述框架构件的一部分穿过所述连接孔并连接到所述导热板。

7.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述紧固部设置为与所述导热板和所述散热部间隔开并且连接到所述框架构件。

8.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述散热片具有切口部，在所述切口部中，与所述紧固部相邻的导热板和所述散热部的一部分被移除。

9.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述紧固部具有形成在其中空内周面上的螺纹，以及凹入地形成在其外周面中的连接凹槽。

10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述散热片的所述紧固部从所述散热部与所述散热器彼此接触的表面突出到所述散热器，使得所述紧固部插入所述散热器的通孔中并与之连接。

11.根据权利要求1所述的电池模块，其还包括插入在所述散热片的散热部和所述散热器之间的导热垫。